JP2716208B2 - 液体発射薬の燃焼方法 - Google Patents

液体発射薬の燃焼方法

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JP2716208B2
JP2716208B2 JP1144029A JP14402989A JP2716208B2 JP 2716208 B2 JP2716208 B2 JP 2716208B2 JP 1144029 A JP1144029 A JP 1144029A JP 14402989 A JP14402989 A JP 14402989A JP 2716208 B2 JP2716208 B2 JP 2716208B2
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安則 小坂
運 馬崎
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    • F41A1/00Missile propulsion characterised by the use of explosive or combustible propellant charges
    • F41A1/04Missile propulsion using the combustion of a liquid, loose powder or gaseous fuel, e.g. hypergolic fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B5/00Cartridge ammunition, e.g. separately-loaded propellant charges
    • F42B5/02Cartridges, i.e. cases with charge and missile
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、液体発射薬の燃焼方法に関するものであ
る。
[従来の技術] 液体発射薬を燃焼して高圧を発生させ、銃又は砲から
弾丸を飛翔させる射撃方法には、モリソン、W.F.他「Li
quid Propellant Guns」(US Army Ballistic Research
Laboratorie Technical Report BRL−TR−2853,198
7.)に紹介されているように、一括装填式(bulk loade
d system)と再生注入式(regenerative injection sys
tem)とがある。一括装填式は、薬室内に液体発射薬が
そのまま注入され、点火器により着火される。この場合
は、点火中に液体発射薬の中に燃焼ガスによる空洞が発
生し、この空洞の中に発生する圧力が弾丸が進行する圧
力以上に増大することにより、弾丸は銃又は砲身内を移
動し発射される。
一方、再生注入式は、薬室が砲弾丸の直後にある燃焼
室と、その後にある液体発射薬貯蔵部とが、ピストンに
より分割されており、燃焼過程で液体発射薬がピストン
のノズルを通して燃焼室に連続的に十分に分散した状態
になって供給され、燃焼し、薬室内の圧力を増大させ砲
弾丸を発射させる。
また、液体発射薬を密閉ボンブ中で燃焼させ、その液
体発射薬の燃焼特性をシュミレートする試験方法があ
る。その試験方法としては、G.Klingenberg他、「Inves
tigation of the Combustion of Liquid Gun Propellan
ts in Closed Chambers」(Propellants,Explosives,Py
rotechnics 12,133−136[1987])に記載されているよ
うに、密閉ボンブにそのまま液体発射薬を貯めた状態で
着火燃焼させる方法がある。
固体発射薬が燃焼時に高温度燃焼ガスにより銃身又は
砲身に与えるエロージョン性を射撃を行わずに測定する
方法に、高温高圧の燃焼ガスをノズルから吹き出させ、
そのノズル径の増加を測定するエロージョンボンブが用
いられているが、液体発射薬については公知の従来技術
は特に存在していなかった。
[発明が解決しようとする課題] 前述の液体発射薬を燃焼させ弾丸を飛翔させる一括装
填式は、燃焼の経過とともに弾丸の移動中液体発射薬は
液体表面を通過する高速度ガスによって界面が乱され、
流体力学的な不安定性を生じ、薬室圧力と弾丸初速に大
きな変動が生じるという欠点がある。又、それにより薬
室が破壊され爆発事故を起こすこともあり実用化には至
っていない。
一方、再生注入式はピストン及び薬室の設計構造によ
り燃焼がコントロールでき、薬室圧力と弾丸初速につい
て安定した結果が得られる利点があるが、反面構造が複
雑になるという欠点があり、又、従来の銃又は砲システ
ムを用いることはできず、これもまだ実用化には至って
いない。
燃焼特性をシュミレートするための密閉ボンブによる
燃焼方法も、液体発射薬を貯めた状態で燃焼させるため
に液表面から燃焼が伝っていき、燃焼開始から終了まで
の時間を長く要し、銃又は砲による射撃時のように、高
速度ガスにより界面が乱され液滴が飛散する現象が起き
ず、実際の射撃時の燃焼形態と異り、燃焼形態のシミュ
レーションが困難であった。
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、銃又は砲
システムの特殊な構造を必要とせず、従来の銃又は砲を
用いて薬室内にある薬莢中に均一に分散した液体発射薬
を燃焼させることにより、安定した薬室圧力と弾丸初速
を得ることを可能にするものである。
また、密閉ボンブ及びエロージョンボンブの薬室内で
の燃焼も同様の方法で実際の射撃における燃焼と良く似
た燃焼形態を作り出すことを可能とし、シュミレーショ
ンを可能にしようとするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、液体発射薬を薬室内で燃焼させる方法にお
いて、薬室内に液体発射薬を多孔質の可燃性担体に含浸
させた状態で、液体発射薬と担体とを同時に燃焼させる
液体発射薬の燃焼方法である。
本発明はかかる構成をとることにより、銃又は砲シス
テムでは安定的な薬室圧力と弾丸初速を得て弾丸を飛翔
させることを可能にし、また、密閉ボンブ及びエコージ
ョンボンブでは再現性の良い理想的な燃焼のコントロー
ルができるものである。
使用する可燃性担体としては、スポンジ状のセルロー
ス、スポンジ状のウレタン、繊維状のセルロースなどが
あるが、これらに限定されるわけではなく、使用する液
体発射薬と親和性を有し、薬室内の空間部でその担体に
含浸させた液体発射薬を均一に分散できる可燃性の多孔
質体であれば良い。その形状は薬室の全体を占める薬室
と同一の形状かまたは薬室の少くとも一部を占めて薬室
形状とは異る形状であっても良い。好ましくは含浸させ
た液体発射薬の保持と、良好な分散状態を得るために、
材料の真比重から見掛比重を差引いた値と、真比重との
比で示される空隙率95〜99.5%、また、発射薬として適
正な燃焼時間を得るための初期着火面積を決める担体の
比表面積0.5〜1.5m2/gを有するものが良好である。
また、使用する液体発射薬は、ヒドロキシルアンモニ
ウムナイトレートを酸化剤として、燃焼成分に、トリエ
タノールアンモニウムナイトレート又はトリメチルアン
モニウムナイトレート、エタノールアンモニウムナイト
レート、トリエチルアンモニウムナイトレート、イソプ
ロピルアンモニウムナイトレート、プロピレングリコー
ルジナイトレート等を用いた、酸化剤と複数の燃焼成分
の混合水溶液を使用するが、一液性の液体発射薬であれ
ば使用できる。酸化剤として硝酸アンモニウム及び過塩
素酸アンモニウムなどを混合することも可能であり、特
に上記のものに限定されるものではない。
本発明は、従来技術の射撃方法であるところの一括装
填式のように薬室内に液体発射薬がそのまま注入される
ものではなく、また、再生注入式のように連続的に液体
発射薬の液滴が注入されるものでもない全く新しい液体
発射薬の燃焼方法である。
この方法によると、使用する担体の表面積を選定する
ことにより、薬室内に分散した液体発射薬の液の厚さを
任意に決めることができ、その結果、射撃においては一
括装填式のように液体発射薬の液貯りが、燃焼ガスによ
って界面が乱され、不安定な大きさの液滴が飛散し燃焼
するのではなく、燃焼の最初から最適な着火面積と液の
厚さを決めているので、理想的な燃焼形態を得ることが
でき、あたかも再生注入式の液滴状態の液体発射薬が燃
焼しているように安定した再現性の良い薬室圧力と弾丸
初速を得ることができる。
また、他の特徴は再生注入式のように複雑な構造の銃
又は砲システムを必要とせず、従来の銃又は砲システム
をそのまま使用できる点にある。
さらに、密閉ボンブ、エロージョンボンブによる燃焼
においても、実際の射撃における燃焼と良く似た燃焼形
態をつくり出すことができ、より実際の射撃値に近いシ
ュミレーショを可能にするものである。これは、各種液
体発射薬のもつ性能を簡単にかつ確実に評価することが
できるもので、新しい液体発射薬の研究、開発用に特に
有効である。
[実施例] 以下実施例について本発明をさらに詳しく説明する。
ここに本発明のシステムの具体的実施例を説明する第
1図は銃システムの薬室内で液体発射薬を多孔質のスポ
ンジ状セルロース担体に含浸させて、燃焼させ、射撃を
行うものである。
第2図は燃焼のシミュレート用密閉ポンプの薬室内で
液体発射薬を多孔質のポリウレタンフォームの担体に含
浸させて燃焼試験を行うものである。
第3図は液体発射薬の燃焼ガスが銃身に与えるエロー
ジョン性をシミュレートするエロージョンポンプシステ
ムの薬室内で液体発射薬を多孔質スポンジ状セルロース
担体に含浸させて燃焼ガス吹出口に取付けられたテスト
ピースでエロージョン性の試験を行うものである。
実施例1 本例は銃の射撃に本発明を適用した例を示すものであ
る。第1図において1は口径12.7mmの銃身、2は弾丸
(M2弾)であり、この弾丸2は薬室8を形成する薬莢4
を備えている。薬室8内には、液体発射薬を含浸させた
担体3が充填されている。液体発射薬はヒドロキシルア
ンモニウムナイトレート、トリエタノルアンモニウムナ
イトレート及び水の混合重量比63.2:20:16.8よりなるも
のであり、担体は、多孔質のスポンジ状セルロース(空
隙率97%、比表面積0.9m2/g)のものである。
弾丸重量は46gで使用した液体発射薬の重量は5.26〜
7.51gであり、担体は薬莢の形状に形成したものを0.7g
用いた。
また、薬莢内面は液体発射薬と金属の接触による液体
発射薬の変質を防止するために金属表面に通常用いられ
る高分子被膜のアセチルセルロースを薄くコーティング
した。又、第1図中、5は撃針、6は点火器、7は薬室
圧力測定孔、9は弾丸初速測定用ルミラインスクリーン
である。
かかる銃を使った射撃時の薬室最高圧力と弾丸初速の
データを表1に示す。薬室圧力は銅柱(OLIN CORPORATI
ON製)で測定し、弾丸初速は銃口付近に設置したルミラ
ンインスクリーン[東京電気特器(株)製]により測定
した。
実施例2 本例は密閉ボンブ中で燃焼させる液体発射薬の燃焼特
性をシュミレートする方法を示すものである。
第2図において、10は密閉ボンブ本体で内部に薬室11
を有し、該薬室11内に液体発射薬を含浸させた担体12が
充填してある。なお、第2図中13は点火器、14はピエゾ
センサーである。液体発射薬はヒドロキシアンモニウム
ナイトレート、トリエチアンモニウムナイトレート及び
水の混合重量比68.4:11.8:19.8のものを用い、担体とし
ては多孔質のポリウレタンフォームを用いた。かかる液
体発射薬35gを空隙率99%、比表面積1.2m2/gの担体3.5g
に含浸させ、薬室容積250ccの中に、担体を薬室形状に
合せて成形したものを充填し、燃焼試験を行った。圧力
変化はピエゾセンサーで測定した。
その結果、燃焼圧力は1090kg/cm2に達し、200kg/cm2
から1000kg/cm2までの燃焼時間は2msであった。
実施例3 本例はエロージョン性の測定法の実施例である。
第3図において、15はエロージョンボンブ本体で内部
に薬室16を有し、該薬室16内には液体発射薬を含浸させ
た担体17が充填してある。18は燃焼ガスの吹出し口19を
有するテストピースで、吹出し口19の後方には100kg/cm
2の圧力で吹き破れる破裂板20が設置してある。なお、
第3図中、21は点火器、22はピエゾセンサーである。
液体発射薬としては、ヒドロキシルアンモニウムナイ
トレート、トリエタノールアンモニウムナイトレート及
び水の混合重量比60.8:19.2:20.0のものを用い、担体と
しては多孔質のスポンジ状セルロースを用いた。かかる
液体発射薬14gを、空隙率97%、比表面積1.3m2/gの担体
1.4gで1辺5mmの立方体に切断したものの複数個に含浸
させ、薬室容積100ccのエロージョンボンブ中に装填し
て燃焼させ、燃焼ガスの吹出し口19を設けてある内径5m
mの銃身を想定したテストピース18(材質SNCM420)に与
えるエロージョン性を測定した。
点火器21には少量のニトロセルロースを用いた。
その結果、5回の繰返し燃焼でテストピースの内径の
拡大値は1mm以下であった。
[発明の効果] 本発明によれば、液体発射薬を表面積のわかっている
多孔質の可燃性担体に予め含浸させて薬室内に装填して
おくか、あるいは薬室内にあらかじめ装填した多孔質可
燃性担体に液体発射薬を含浸させて燃焼させるため、燃
焼の最初から最適な着火面積と液体発射薬の量を決める
ことができ、その結果、安定した液体発射薬の燃焼が得
られる。そして、液体発射薬専用の銃又は砲システムを
必要とせずに、従来の銃又は砲システムを用いて弾丸を
飛翔させることができる。
可燃性担体を使用するため燃焼残渣がなく、銃身又は
砲身内部に異物が残らず、連続射撃が可能である。
さらには、密閉ボンブを用いて液体発射薬の射撃を想
定した燃焼試験や、エロージョンボンブを用いて液体発
射薬の射撃を想定した銃身に与えるエロージョン性を測
定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1の、第2図は実施例2の、第3図は実
施例3のそれぞれ説明図である。 1……銃身、2……弾丸、 3,12,17……液体発射薬を含浸させた担体、 4……薬莢、5……撃針、6,13,21……点火器、 7……薬室圧力測定孔、8,11,16……薬室、 9……弾丸初速測定用ルミラインスクリーン、 10……密閉ボンブ本体、14,22……ピエゾセンサー、 15……エロージョンボンブ本体、 18……テストピース、19……燃焼ガス吹出し口、 20……破裂板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小坂 安則 大分県大分市大字里2620番地 旭化成工 業株式会社内 (72)発明者 馬崎 運 東京都千代田区内幸町1丁目1番1号 旭化成工業株式会社内 (72)発明者 篠崎 宏 大分県大分市大字里2620番地 旭化成工 業株式会社内

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液体発射薬を薬室内で燃焼させる方法にお
    いて、薬室内に液体発射薬を多孔質の可燃性担体に含浸
    させた状態で、液体発射薬と担体とを同時に燃焼させる
    ことを特徴とする液体発射薬の燃焼方法。
JP1144029A 1989-06-08 1989-06-08 液体発射薬の燃焼方法 Expired - Lifetime JP2716208B2 (ja)

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